NaBH4在儲氫材料、燃料電池等萬面具有里要應(yīng)用。
(1)NaBH4中H元素的化合價為-1,具有強(qiáng)還原性,一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中BH4-與Fe2+反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和 B(OH)4-,參加反應(yīng)的BH4-與生成的納米鐵粉的物質(zhì)的量之比為1:21:2。
(2)NaBH4燃料電池中,NaBH4轉(zhuǎn)化為NaBO2,電解NaBO2溶液又可制得NaBH4,實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用。電解裝置示意圖如圖1所示。
①電解池陰極的電極反應(yīng)式為BO2-+8e-+6H2O=BH4-+8OH-BO2-+8e-+6H2O=BH4-+8OH-。
②兩電極區(qū)間使用陽離子交換膜,不允許陰離子通過的原因是防止陰極BO2-得電子生成的BH4-通過離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū),發(fā)生反應(yīng)而損耗,也或防止陰極BO2-通過離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū),陰極區(qū)BO2-濃度變小,BH4-的產(chǎn)率低防止陰極BO2-得電子生成的BH4-通過離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū),發(fā)生反應(yīng)而損耗,也或防止陰極BO2-通過離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū),陰極區(qū)BO2-濃度變小,BH4-的產(chǎn)率低。
(3)NaBH4催化釋氫。在催化劑作用下,NaBH4與水反應(yīng)生成H2,可能的反應(yīng)機(jī)理如圖2所示。
①其他條件不變時,以D2O代替H2O催化釋氫,所得氣體的分子式為H2、HDH2、HD。
②已知:H3BO3為一元弱酸,H3BO3水溶液呈酸性的原因是H3BO3+H2O?[B(OH)4]-+H+H3BO3+H2O?[B(OH)4]-+H+(用離子方程式表示)。
(4)在催化劑的作用下,NaBH4與水反應(yīng),釋氫體積及溫度隨反應(yīng)時間的變化如圖3所示。
①0~20min內(nèi),溫度隨時間快速升高的原因是NaBH4與水反應(yīng)放熱,隨著時間推移,體系溫度升高,反應(yīng)速率增大,溫度升高,催化劑活性增強(qiáng),反應(yīng)速率增大,放熱更多NaBH4與水反應(yīng)放熱,隨著時間推移,體系溫度升高,反應(yīng)速率增大,溫度升高,催化劑活性增強(qiáng),反應(yīng)速率增大,放熱更多。
②20min后,氫氣體積在增加,而溫度卻下降的原因是隨著反應(yīng)的進(jìn)行,NaBH4濃度減小,反應(yīng)速率減慢,相同時間放熱量變少,熱量散失成為影響溫度變化主要因素隨著反應(yīng)的進(jìn)行,NaBH4濃度減小,反應(yīng)速率減慢,相同時間放熱量變少,熱量散失成為影響溫度變化主要因素。
【答案】1:2;BO2-+8e-+6H2O=BH4-+8OH-;防止陰極BO2-得電子生成的BH4-通過離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū),發(fā)生反應(yīng)而損耗,也或防止陰極BO2-通過離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū),陰極區(qū)BO2-濃度變小,BH4-的產(chǎn)率低;H2、HD;H3BO3+H2O?[B(OH)4]-+H+;NaBH4與水反應(yīng)放熱,隨著時間推移,體系溫度升高,反應(yīng)速率增大,溫度升高,催化劑活性增強(qiáng),反應(yīng)速率增大,放熱更多;隨著反應(yīng)的進(jìn)行,NaBH4濃度減小,反應(yīng)速率減慢,相同時間放熱量變少,熱量散失成為影響溫度變化主要因素
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:33引用:3難度:0.5